Лакмус для опухоли
Обнаружение рака на ранних стадиях повышает выживаемость и качество жизни пациента. Но для скрининговых исследований часто требуется дорогостоящее оборудование, поездка в специализированную клинику – это сложно или даже невозможно для жителей сельских или развивающихся районов со слабо развитой медицинской инфраструктурой. Поэтому ученые работают над созданием более дешевых, быстрых и простых в использовании диагностических тестов.
Международная группа инженеров из Королевского колледжа Лондона и Массачусетского технологического института разработала диагностическую систему, которая изменяет цвет мочи при наличии рака.
Моча синеет при наличии у мыши рака толстой кишки. Источник здесь и ниже: Imperial College London/MIT.
Растущая и метастазирующая опухоль производит биологические сигналы (биомаркеры), которые врачи используют для выявления и отслеживания заболевания. Однако не все биомаркеры играют активную роль в росте опухоли, большинство из них присутствуют в таких небольших количествах, что их сложно выявить.
Семейство опухолевых белков, известных как матриксные металлопротеиназы (ММР), привлекло внимание исследователей в качестве потенциальных биомаркеров, поскольку эти ферменты стимулируют рост и распространение опухолей путем разрушения каркасов тканей, которые должны удерживать клетки на месте.
В данном исследовании группа разработала наносенсоры, в которых ультрамалые нанокластеры золота (AuNC) были связаны с белковым носителем посредством связей, которые разрушаются опухолевым ферментом MMP9.
Диагностика рака кишечника с использованием комплексов AuNC-белок.
Для разработки изменяющего цвет теста мочи исследователи использовали два свойства AuNC: малый размер (меньше 2 нанометров) и способность окрашиваться в синий цвет при химической обработке и добавлении перекиси водорода.
После высвобождения из комплекса AuNC-белок, разрушенного MMP9 в микроокружении опухоли или крови, AuNC с током крови попадают в почки и за счет малых размеров фильтруются в мочу.
У здоровых мышей без высоких уровней опухолевых ферментов комплексы AuNC-белок остаются интактными и слишком большими, чтобы проникать в мочу.
В эксперименте исследователи ввели наносенсоры 28 мышам, 14 из которых имели рак толстой кишки, остальные были здоровы. Было продемонстрировано, что тест на изменение цвета достоверно определяет, какие образцы мочи были взяты у мышей с опухолью толстой кишки. Химическая обработка мочи заняла около получаса.
Команда также модернизировала AuNC, чтобы иммунная система не реагировала на них, не вызывая таким образом иммунных реакций или токсических побочных эффектов и прилипания к AuNC большого количества сывороточных белков – это сделало бы наносенсоры слишком большими для фильтрации почками.
В течение четырех недель после введения наносенсора у мышей не было никаких побочных эффектов, как и признаков того, что наносенсорные комплексы или свободные AuNC задерживались в организме мышей.
Прежде чем технология сможет покинуть пределы лаборатории, предстоит еще работа по оптимизации и многочисленные испытания. Исследователи планируют работать над повышением специфичности и чувствительности диагностической системы, тестируя ее на других животных моделях для оценки точности и безопасности.
Статья C. N. Loynachan et al. Renal clearable catalytic gold nanoclusters for in vivo disease monitoring опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru пос материалам Imperial College London: Colour-change urine test for cancer shows potential in mouse study.